新的篩選方法顯示了如何將納米粒子與人體細胞相互作用

在布魯克海文國家實驗室的科學家已經開發出一種檢查方法，研究如何按照不同的時間和劑量暴露的人體細胞相互作用的新納米粒子製成。使用這種新方法，研究人員已經能夠看到人類細胞如何與一些特定類型的碳納米粒子相互作用。

該方法是物理學雜誌：凝聚態 。

芭芭拉Panessa沃倫博士，誰領導的研究小組說，“”納米材料表現出極大的承諾，但因為它們非常小的尺寸和獨特的性能，鮮為人知的是對生物系統的影響。 “我們的實驗可以提供信息的科學家，以幫助重新設計納米顆粒，以盡量減少安全問題，以及與健康有關的應用程序，以優化其使用。也可能導致碳基材料的有效的篩選方法。”

各種生活的動物進行的研究都發現了曝光，以碳為基礎的納米粒子產生的毒性作用的範圍。所有這些在體內研究清楚地表明，多種因素相互作用納米粒子暴露在單個細胞和生物體本身產生急性和慢性的變化。布魯克海文國家實驗室的團隊開發的細胞培養的方法，如體外實驗研究 ​​，試圖通過消除許多在動物實驗中發現中的變量，讓研究人員更好地控制實驗條件，以簡化的研究。

“結合分子生物學技術與先進的成像方法，我們可以迅速收集特定的細胞類型特定的納米粒子的反應信息，在體外試驗篩選和微調納米粒子設計的價格低廉，立即工具，以最大限度地提高安全性和目標的特殊性，“Panessa沃倫說。

在布魯克海文國家實驗室的團隊的研究中，科學家使用了肺癌和結腸癌上皮細胞，他們選擇了代表兩種可能的路線納米粒子暴露 - 吸入和吞食。研究者增長為單層細胞，單個細胞聯合起來，形成許多特點的肺癌和結腸癌細胞在體內的上皮細胞層的一個緊密層細胞。這些活細胞單分子層然後暴露時間超過不同金額不同劑量的碳納米粒子，並在每一段時間和劑量研究細胞。

研究人員還測試了不同類型的納米粒子，包括原始碳納米管製備含大多是單壁碳納米管，nanoropes，石墨和微量元素的細胞響應;部分清潔空氣氧化碳納米管和碳納米管衍生nanoloops意在提供藥物治療性抗體的使用。研究人員評估了單層的細胞活力和生長特性，並探討了使用各種顯微技術細胞內的任何改動。這些技術使他們能夠可視化的納米粒子與細胞的第一次接觸，並按照這一進程“超微結構”，使他們可以看到如何細胞的反應，並確定是否納米粒子進入細胞或造成對這些細胞的細胞表面的特定變化沒有死。

使用體外篩選系統，科學家們發現，nanoloops並未兩種細胞類型，無論是有毒的劑量和時間。相反，結腸癌和肺癌細胞暴露在從原材料碳納米管製備的碳納米粒子，增加曝光時間和劑量呈增加細胞死亡。微觀研究發現單層細胞到細胞的附件的損失，並在細胞表面的碳納米管和其他碳納米粒子附著的細胞形態的變化。損害是嚴重的，建議在三個小時的低和高劑量的曝光時間可能會更損害比納米微粒濃度的預測。

利用電子顯微鏡，科學家們發現，在其中的碳納米粒子，特別是碳納米管，觸摸或附著到細胞表面的地方，細胞膜成為損壞和微觀中斷。連接的碳納米粒子的細胞表面的圖像顯示，膜孔，暴露的基本細胞的細胞質。透射電子顯微鏡觀察發現，小碳粒子可以進入細胞內傳遞，並成為納入細胞核。與沒有連接的碳納米粒子鄰近細胞出現的正常和持續增長，這表明，與未經處理的納米粒子直接接觸是損害發生所需。同意這些結果與文獻報導的生產活性氧（自由基）和細胞膜的脂質過氧化反應，以下的生活與其他形式，稱為富勒烯碳納米粒子，也稱為細胞接觸最近的生化研究“布基球”。

“雖然我們的篩選方法給了我們一個快速的方法來分析人類在視覺細胞的反應納米粒子的宏觀和微觀尺度，我們現在採取這一到分子和基因水平看細胞是否是強調說，”Pannessa沃倫。

“最終用於大規模生產或使用的任何新的納米材料，也有在體內進行測試-在許多類型的細胞和組織的綜合反應，以及血液，免疫和內分泌因素，都考慮到評估生物相容性和保證安全，“她補充說。 “儘管如此，我們的方法給我們提供了一種屏幕出這些納米粒子甚至不應該那麼遠，或識別方法，以改善他們首先。”

這項工作是在一紙詳細的題為“生物碳納米顆粒毒性的細胞反應。”調查從美國紐約州立大學石溪分校，也參與了這項研究。一個抽象的這個文件是在該雜誌的網站。 查看抽象。

http://nano.cancer.gov